JPH0570694B2 - - Google Patents
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- JPH0570694B2 JPH0570694B2 JP62210152A JP21015287A JPH0570694B2 JP H0570694 B2 JPH0570694 B2 JP H0570694B2 JP 62210152 A JP62210152 A JP 62210152A JP 21015287 A JP21015287 A JP 21015287A JP H0570694 B2 JPH0570694 B2 JP H0570694B2
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、耐熱合金、特に、火力発電、原子
力発電、化学工業等において、高温用構造材料と
して使用される耐熱合金に関するものである。 〔従来の技術〕 エネルギーの利用効率の向上を目指して、例え
ば、火力発電用ボイラにおいては、その蒸気条件
の高温高圧化が推進されている。このためボイラ
の過熱器管には、、高温強度の高い材料が必要と
なつている。 従来の蒸気温度538℃のボイラにおいては、そ
の材料として、SUS304H、SUS321H、
SUS347H鋼が使用されている。しかし、蒸気温
度をさらに上昇させる場合には、これら18−8系
オーステナイトステンレス鋼では強度が不足す
る。 18−8系オーステナイトステンレス鋼に強化元
素を添加して強度の向上を図つた合金として、例
えば、17−14CuMo鋼、Esshete1250鋼、12R72
鋼が開発されている。しかし、これら合金は、ク
ロム含有量が16%程度と低く、しかも、Moなど
の耐食性に有害な強化元素の添加のために耐高温
腐食性に劣る。このため、これらの合金を、S含
有量の高い燃料を用いるボイラに使用する場合に
は、外側にクロマイズ処理を施すか、あるいは高
クロムの耐食材料をクラツドして耐食性の不足を
補なう必要がある。 このように、表面処理を行わない単管のままで
耐食性を併せ持つ合金としては、NCF800H合
金、これを改良した、特開昭59−70752号公報に
開示される合金、あるいは、特開昭61−174350号
公報に開示される合金、インコネル617、インコ
ロイ825等のNi基合金がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、高強度のオーステナイトステンレス鋼
は、上述したように、Cr含有量が低いので、耐
高温腐食性に劣る。これを向上させるために、表
面処理を施すとコスト高となる。しかも、表面処
理層の肉厚は薄いために長時間使用時の信頼性に
欠ける。二重管にした場合は、その製造コストが
単管の2倍程度のなり、きわめて高価である。 NCF800H合金および特開昭59−70752号公報
記載の合金は、比較的良好な耐食性を有するが、
高温強度は、ボイラは高温高圧化に耐え得る程高
くない。インコネル617、インコロイ825等のNi
基合金は、Co、Mo、Nb等の高価な強化元素を
多量に含有するので、高価である。 特開昭61−174350号公報記載の合金は、Cr含
有量が高いので、耐食性が優れているうえに、比
較的少量の強化元素の添加によつて高い強度を得
ている。しかし、より安価でより強い合金が強く
望まれている。 この発明の目的は、耐食性に優れ、強度が高く
しかも安価な耐熱合金を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、C:0.01〜0.20%、Si:0.5%以
下、Ni+Co:30〜55%、Cr:20〜35%、Ti:
0.05〜0.5%、Al:0.05〜0.5%、Ni:0.04%以下、
Mo+W:0.5〜3.0%を含有し、さらに、上記化
学成分に、Zr:0.002〜0.10%、および、B:0.01
%以下(以上重量%)のうちの少なくとも1種を
含有し、残部鉄および不可避不純物からなること
を特徴を有するものである。 この発明をさらに詳しく説明する。 オーステナイト系のステンレス鋼、耐熱合金に
おいては、従来から一般に次のことが知られてい
る。 Crの添加量を増大させると耐高温腐食性が
良くなるが、C、Mo、W、Nb等を添加する
と、耐高温腐食性が低下する。 C、N、Ti、Mo、Nb、W、Zr、B等を添
加すると、クリープ強度が高くなる。 クリープ強度を高める上機元素は、多くの場
合、靭性を低下させる。 このようなことから、耐熱材料に要求される性
能を同時に満たす元素の組み合わせを選択するこ
とはきわめて困難である。 そこで、本発明者等は、上述した3つの特性の
バランスを考慮した成分系で且つ実用可能で経済
的な耐熱合金を発明した。 次に、この発明において、化学成分を前述した
範囲に限定した理由について説明する。 C:Cは脱酸を行なうために添加するが、C含有
量が0.01%未満では所望の脱酸効果を得ること
が困難である。一方、C含有量が0.20%を超え
ると加工性が悪くなる。従つて、この発明にお
いては、C含有量を0.01〜0.20%の範囲に限定
した。 Si:Siは脱酸剤として必要な元素であるが、Si含
有量が0.5%を超えると、耐高温腐食性が劣化
する。従つて、この発明においては、Si含有量
を0.5%以下に限定した。 Ni:Niは高クロム合金のオーステナイト組織を
安定化させる作用を有するが、その含有量が30
%未満では上記作用に所望の効果が得られな
い。一方、55%を超えて含有させると経済性を
損う。なお、Coは必須元素ではないが、原料
から0.%程度混入することは避けられない。Co
はNiと同じ作用を有する。従つて、この発明
においては、Ni+Coの含有量を30〜55%の範
囲に限定した。 Cr:Crは耐酸化性、耐高温腐食性を付与する作
用を有するが、その含有量が20%未満では、上
記作用に所望の効果が得られない。一方、35%
を超えて含有させるとσ相等が析出して著しく
靭性が劣化する。従つて、この発明において
は、Cr含有量を20〜35%の範囲の限定した。 Ti:Tiを0.05%以上含有させると高クロム合金
の高温強度を高めることができるが、0.5%を
超えて含有させると靭性を著しく劣化させる。
従つて、この発明においては、Ti含有量を0.05
〜0.5%の範囲に限定した。 Al:Alは熱間加工性を改善する作用を有するが、
その含有量が0.05%未満では上記作用に所望の
効果が得られない。一方、0.5%を超えて含有
させると、γ'相の析出要因となり、且つ、
Al2O3系の介在物が増加して加工時の疵の原因
となる。従つて、この発明においては、Al含
有量を0.05〜0.5%未満の範囲内に限定した。 N:Nは高温強度を改善する作用を有するが、そ
の含有量が0.04%を超えると、Ti、Zrにより高
温強度の改善効果が顕著に現われない。従つ
て、この発明においては、N含有量を0.04%以
下に限定した。 Mo+W:Mo、Wは、何れも高クロム合金の高
温強度を高める作用を有するが、Mo+W含有
量が0.5%未満では上記作用に所望の効果が得
られない。一方、Mo+W含有量が3.0%を超え
て含有させると耐食性を劣化させる。WはMo
と同等の作用を有する。従つて、この発明にお
いては、Mo+W含有量を0.5%〜3.0%の範囲
内に限定した。 この発明は、上記化学成分の他に、Zrおよ
びBのうちの少なくとも1種を含有するが、こ
れらの限定理由について説明する。 Zr:Zrは熱間加工性を改善且つ高温強度を向上
させる作用を有するが、その含有量が0.002%
未満では上記作用に所望の効果が得られない。
一方、0.10%を超えて含有させる溶接性が劣化
する。従つて、この発明においては、Zr含有
量を0.020〜0.10%の範囲に限定した。 B:BはZrと同等の作用を有するが、その含有
量が、0.01%を超えると溶接性を害する。従つ
て、この発明においては、B含有量を0.01%以
下に限定した。 なお、この発明においては、例えば、特開昭61
−174350号公報に開示される合金と異なり、Mn
は添加しない。これは、この発明にかかる合金に
おいては、Mnは、固溶化熱処理時の炭化物の分
解に悪影響を及ぼして、高温強度が低下するから
である。 〔実施例〕 次に、この発明の実施例について説明する。 第1表に示される化学成分からなる50Kgのイン
ゴツトに熱延処理を施した後、1180℃mmで固溶処
理を施こした。そして、このようにして得た合金
材から試験片(直径6mm、GL(ゲージングス)30
mm)を切り出し、この試験片をクリープ試験およ
び時効後のシヤルピー試験に供した。なお、クリ
ープ試験は、試験片を750℃に加熱して10Kg/mm2
の張力を付与して行ない、時効後のシヤルピー試
験は、試験片に700℃、100時間の条件で時効処理
を施こした後、0℃、2mmのVノツチで行なつ
た。
力発電、化学工業等において、高温用構造材料と
して使用される耐熱合金に関するものである。 〔従来の技術〕 エネルギーの利用効率の向上を目指して、例え
ば、火力発電用ボイラにおいては、その蒸気条件
の高温高圧化が推進されている。このためボイラ
の過熱器管には、、高温強度の高い材料が必要と
なつている。 従来の蒸気温度538℃のボイラにおいては、そ
の材料として、SUS304H、SUS321H、
SUS347H鋼が使用されている。しかし、蒸気温
度をさらに上昇させる場合には、これら18−8系
オーステナイトステンレス鋼では強度が不足す
る。 18−8系オーステナイトステンレス鋼に強化元
素を添加して強度の向上を図つた合金として、例
えば、17−14CuMo鋼、Esshete1250鋼、12R72
鋼が開発されている。しかし、これら合金は、ク
ロム含有量が16%程度と低く、しかも、Moなど
の耐食性に有害な強化元素の添加のために耐高温
腐食性に劣る。このため、これらの合金を、S含
有量の高い燃料を用いるボイラに使用する場合に
は、外側にクロマイズ処理を施すか、あるいは高
クロムの耐食材料をクラツドして耐食性の不足を
補なう必要がある。 このように、表面処理を行わない単管のままで
耐食性を併せ持つ合金としては、NCF800H合
金、これを改良した、特開昭59−70752号公報に
開示される合金、あるいは、特開昭61−174350号
公報に開示される合金、インコネル617、インコ
ロイ825等のNi基合金がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、高強度のオーステナイトステンレス鋼
は、上述したように、Cr含有量が低いので、耐
高温腐食性に劣る。これを向上させるために、表
面処理を施すとコスト高となる。しかも、表面処
理層の肉厚は薄いために長時間使用時の信頼性に
欠ける。二重管にした場合は、その製造コストが
単管の2倍程度のなり、きわめて高価である。 NCF800H合金および特開昭59−70752号公報
記載の合金は、比較的良好な耐食性を有するが、
高温強度は、ボイラは高温高圧化に耐え得る程高
くない。インコネル617、インコロイ825等のNi
基合金は、Co、Mo、Nb等の高価な強化元素を
多量に含有するので、高価である。 特開昭61−174350号公報記載の合金は、Cr含
有量が高いので、耐食性が優れているうえに、比
較的少量の強化元素の添加によつて高い強度を得
ている。しかし、より安価でより強い合金が強く
望まれている。 この発明の目的は、耐食性に優れ、強度が高く
しかも安価な耐熱合金を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、C:0.01〜0.20%、Si:0.5%以
下、Ni+Co:30〜55%、Cr:20〜35%、Ti:
0.05〜0.5%、Al:0.05〜0.5%、Ni:0.04%以下、
Mo+W:0.5〜3.0%を含有し、さらに、上記化
学成分に、Zr:0.002〜0.10%、および、B:0.01
%以下(以上重量%)のうちの少なくとも1種を
含有し、残部鉄および不可避不純物からなること
を特徴を有するものである。 この発明をさらに詳しく説明する。 オーステナイト系のステンレス鋼、耐熱合金に
おいては、従来から一般に次のことが知られてい
る。 Crの添加量を増大させると耐高温腐食性が
良くなるが、C、Mo、W、Nb等を添加する
と、耐高温腐食性が低下する。 C、N、Ti、Mo、Nb、W、Zr、B等を添
加すると、クリープ強度が高くなる。 クリープ強度を高める上機元素は、多くの場
合、靭性を低下させる。 このようなことから、耐熱材料に要求される性
能を同時に満たす元素の組み合わせを選択するこ
とはきわめて困難である。 そこで、本発明者等は、上述した3つの特性の
バランスを考慮した成分系で且つ実用可能で経済
的な耐熱合金を発明した。 次に、この発明において、化学成分を前述した
範囲に限定した理由について説明する。 C:Cは脱酸を行なうために添加するが、C含有
量が0.01%未満では所望の脱酸効果を得ること
が困難である。一方、C含有量が0.20%を超え
ると加工性が悪くなる。従つて、この発明にお
いては、C含有量を0.01〜0.20%の範囲に限定
した。 Si:Siは脱酸剤として必要な元素であるが、Si含
有量が0.5%を超えると、耐高温腐食性が劣化
する。従つて、この発明においては、Si含有量
を0.5%以下に限定した。 Ni:Niは高クロム合金のオーステナイト組織を
安定化させる作用を有するが、その含有量が30
%未満では上記作用に所望の効果が得られな
い。一方、55%を超えて含有させると経済性を
損う。なお、Coは必須元素ではないが、原料
から0.%程度混入することは避けられない。Co
はNiと同じ作用を有する。従つて、この発明
においては、Ni+Coの含有量を30〜55%の範
囲に限定した。 Cr:Crは耐酸化性、耐高温腐食性を付与する作
用を有するが、その含有量が20%未満では、上
記作用に所望の効果が得られない。一方、35%
を超えて含有させるとσ相等が析出して著しく
靭性が劣化する。従つて、この発明において
は、Cr含有量を20〜35%の範囲の限定した。 Ti:Tiを0.05%以上含有させると高クロム合金
の高温強度を高めることができるが、0.5%を
超えて含有させると靭性を著しく劣化させる。
従つて、この発明においては、Ti含有量を0.05
〜0.5%の範囲に限定した。 Al:Alは熱間加工性を改善する作用を有するが、
その含有量が0.05%未満では上記作用に所望の
効果が得られない。一方、0.5%を超えて含有
させると、γ'相の析出要因となり、且つ、
Al2O3系の介在物が増加して加工時の疵の原因
となる。従つて、この発明においては、Al含
有量を0.05〜0.5%未満の範囲内に限定した。 N:Nは高温強度を改善する作用を有するが、そ
の含有量が0.04%を超えると、Ti、Zrにより高
温強度の改善効果が顕著に現われない。従つ
て、この発明においては、N含有量を0.04%以
下に限定した。 Mo+W:Mo、Wは、何れも高クロム合金の高
温強度を高める作用を有するが、Mo+W含有
量が0.5%未満では上記作用に所望の効果が得
られない。一方、Mo+W含有量が3.0%を超え
て含有させると耐食性を劣化させる。WはMo
と同等の作用を有する。従つて、この発明にお
いては、Mo+W含有量を0.5%〜3.0%の範囲
内に限定した。 この発明は、上記化学成分の他に、Zrおよ
びBのうちの少なくとも1種を含有するが、こ
れらの限定理由について説明する。 Zr:Zrは熱間加工性を改善且つ高温強度を向上
させる作用を有するが、その含有量が0.002%
未満では上記作用に所望の効果が得られない。
一方、0.10%を超えて含有させる溶接性が劣化
する。従つて、この発明においては、Zr含有
量を0.020〜0.10%の範囲に限定した。 B:BはZrと同等の作用を有するが、その含有
量が、0.01%を超えると溶接性を害する。従つ
て、この発明においては、B含有量を0.01%以
下に限定した。 なお、この発明においては、例えば、特開昭61
−174350号公報に開示される合金と異なり、Mn
は添加しない。これは、この発明にかかる合金に
おいては、Mnは、固溶化熱処理時の炭化物の分
解に悪影響を及ぼして、高温強度が低下するから
である。 〔実施例〕 次に、この発明の実施例について説明する。 第1表に示される化学成分からなる50Kgのイン
ゴツトに熱延処理を施した後、1180℃mmで固溶処
理を施こした。そして、このようにして得た合金
材から試験片(直径6mm、GL(ゲージングス)30
mm)を切り出し、この試験片をクリープ試験およ
び時効後のシヤルピー試験に供した。なお、クリ
ープ試験は、試験片を750℃に加熱して10Kg/mm2
の張力を付与して行ない、時効後のシヤルピー試
験は、試験片に700℃、100時間の条件で時効処理
を施こした後、0℃、2mmのVノツチで行なつ
た。
【表】
以上説明したように、この発明によれば、時効
後の靭性に優れ、高温強度が高く、しかも、耐高
温腐食性に優れた耐熱合金を安価に得ることがで
きるといつた効果がもたらされる。
後の靭性に優れ、高温強度が高く、しかも、耐高
温腐食性に優れた耐熱合金を安価に得ることがで
きるといつた効果がもたらされる。
第1図は、吸収エネルギーと破断時間との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 C:0.01〜0.20% Si:0.5%以下、 Ni+Co:30〜55%、 Cr:20〜35%、 Ti:0.05〜0.5%、 Al:0.05〜0.5%、 N:0.04%以下、 Mo+W:0.5〜3.0%、 を含有し、さらに、上記化学成分に、 Zr:0.002〜0.10%、および、 B:0.01%以下(以上重量%) のうちの少なくとも1種を含有し、 残部鉄および不可避不純物からなることを特徴
とする耐熱合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21015287A JPS6455352A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Heat-resisting alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21015287A JPS6455352A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Heat-resisting alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6455352A JPS6455352A (en) | 1989-03-02 |
JPH0570694B2 true JPH0570694B2 (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=16584627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21015287A Granted JPS6455352A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Heat-resisting alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6455352A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100489056B1 (ko) * | 2002-05-30 | 2005-05-12 | 현대자동차주식회사 | 차량 엔진의 구동력 전달용 이중풀리 |
EP2287349B1 (en) | 2008-06-16 | 2019-03-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic heat-resistant alloy, heat-resistant pressure member comprising the alloy, and method for manufacturing the same member |
JP4780189B2 (ja) | 2008-12-25 | 2011-09-28 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系耐熱合金 |
CN102686757B (zh) | 2009-12-10 | 2014-02-12 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体系耐热合金 |
JP5212533B2 (ja) | 2011-11-15 | 2013-06-19 | 新日鐵住金株式会社 | 継目無オーステナイト系耐熱合金管 |
JP5273266B2 (ja) | 2012-02-08 | 2013-08-28 | 新日鐵住金株式会社 | 二重管およびそれを用いた溶接構造体 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61174350A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 高クロム耐熱合金 |
JPS61276948A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 熱間加工性の優れた高クロム合金鋼 |
-
1987
- 1987-08-26 JP JP21015287A patent/JPS6455352A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61174350A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 高クロム耐熱合金 |
JPS61276948A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 熱間加工性の優れた高クロム合金鋼 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6455352A (en) | 1989-03-02 |
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